(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
利用者の正面に配置され前記利用者と向き合う表示面に映像を表示する表示装置と、前記利用者の前方に配置され前記利用者の映像を撮像する撮像装置と、前記表示装置に映像を表示させる制御装置と、前記表示面に対して前記利用者側に配置され前記表示装置に表示された映像を透過させるハーフミラーと、前記利用者の足元に配置され前記利用者の左脚に掛かる荷重と右脚に掛かる荷重との少なくとも一方を測定する荷重測定装置とを備え、前記制御装置は、前記荷重測定装置の測定結果が所定の目標値になった時点での前記利用者の全身の静止画像を目標画像として前記撮像装置から取得する目標設定部と、前記ハーフミラーに映る前記利用者の全身の鏡像中の前記利用者の足元と前記目標画像中の前記利用者の足元とが重なる位置に前記目標画像が表示されるように、静止画像からなる前記目標画像を前記表示装置に表示させる表示処理部とを有することを特徴とする加重訓練システム。
【請求項２】
前記制御装置は、前記撮像装置で撮像されている前記利用者の全身の動画像を左右反転させて反転映像とする反転処理部をさらに有し、前記表示処理部は、前記ハーフミラーに映る前記利用者の全身の鏡像と重なる位置に前記反転映像が表示されるように、動画像からなる前記反転映像を前記目標画像とともに前記表示装置に表示させることを特徴とする請求項１記載の加重訓練システム。
【請求項３】
利用者の正面に配置され前記利用者と向き合う表示面に映像を表示する表示装置と、前記利用者の前方に配置され前記利用者の映像を撮像する撮像装置と、前記表示装置に映像を表示させる制御装置と、前記利用者の足元に配置され前記利用者の左脚に掛かる荷重と右脚に掛かる荷重との少なくとも一方を測定する荷重測定装置とを備え、前記制御装置は、前記荷重測定装置の測定結果が所定の目標値になった時点での前記利用者の全身の静止画像を目標画像として前記撮像装置から取得する目標設定部と、前記撮像装置で撮像されている前記利用者の全身の動画像を左右反転させて反転映像とする反転処理部と、動画像からなる前記反転映像を前記表示装置に表示させる表示処理部とを備え、前記表示処理部は、前記表示面に映る前記反転映像中の前記利用者の足元と前記目標画像中の前記利用者の足元とが重なる位置に前記目標画像が表示されるように、静止画像からなる前記目標画像を前記反転映像とともに前記表示装置に表示させることを特徴とする加重訓練システム。
【請求項４】
前記表示処理部は、前記目標画像を半透明の画像として前記表示装置に表示させることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の加重訓練システム。
【請求項５】
前記表示処理部は、前記目標画像を実物の２分の１のサイズで前記表示装置の前記表示面に表示させることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の加重訓練システム。
【請求項６】
前記制御装置は、前記荷重測定装置の測定結果を前記表示装置に表示させる結果提示部をさらに有することを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の加重訓練システム。
【請求項７】
前記制御装置は、前記目標値を記憶する記憶部と、前記記憶部に記憶される前記目標値を入力する入力部とを有し、前記目標設定部は、前記荷重測定装置の測定結果が前記記憶部に記憶されている前記目標値になった時点で自動的に前記目標画像を取得することを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の加重訓練システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、利用者が片方の脚へ掛ける荷重を徐々に増やしていくという加重訓練に使用する加重訓練システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
人の左右の脚への体重の掛かり具合を視認可能とするための装置として、利用者が搭乗する搭乗台を有し、搭乗台上に立つ利用者の重心位置について前後左右における荷重の比率を求める荷重測定装置が提案されている（たとえば特許文献１参照）。特許文献１の記載によれば、荷重測定装置（バランス検出装置）はハーフミラーの手前に配置されており、利用者は、ハーフミラーに映る自身の姿を視認しながら、重心が中心に位置するときの正しい姿勢を容易に習得することができる。
【０００３】
ところで、たとえば人工股関節の置換手術などを受けた人は、手術直後においては、患側（手術を受けた側）の脚に十分に体重をかけることができず、左右のバランスをうまくとることができない。同様に、たとえば脳卒中等により片麻痺を患っている人は、バランスをとっているつもりでも体感するバランスと実際のバランスとの間にずれが生じていたり、思い通りに身体をコントロールできなかったりするため、左右のバランスを均等にとることができない。
【０００４】
そこで、左右のバランスをうまくとることができない人は、２個の体重計を足元に置いて、左右の足を各体重計にそれぞれ載せ、健側（患側でない側）の脚に全体重を掛けた状態から患側の脚に掛かる荷重を徐々に増やしていく訓練（加重訓練）を行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−２７７１９５号公報（第００４５〜００５０段落）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、左右のバランスをうまくとることができない人は、恐怖心等の影響により、患側の脚に掛かる荷重を増やすのに必要な身体の動きを感覚的に会得することは困難である。身体の動きを感覚的に会得できない人は、たとえ特許文献１記載の荷重測定装置を用いたとしても、どのように身体を動かせばよいか分からず、効率的な加重訓練を行うことはできない。
【０００７】
本発明は上記事由に鑑みて為されており、利用者に対して効率的な加重訓練を行わせることができる加重訓練システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の加重訓練システムは、利用者の正面に配置され前記利用者と向き合う表示面に映像を表示する表示装置と、前記利用者の前方に配置され前記利用者の映像を撮像する撮像装置と、前記表示装置に映像を表示させる制御装置と、前記表示面に対して前記利用者側に配置され前記表示装置に表示された映像を透過させるハーフミラーと、前記利用者の足元に配置され前記利用者の左脚に掛かる荷重と右脚に掛かる荷重との少なくとも一方を測定する荷重測定装置とを備え、前記制御装置は、前記荷重測定装置の測定結果が所定の目標値になった時点での前記利用者の全身の静止画像を目標画像として前記撮像装置から取得する目標設定部と、前記ハーフミラーに映る前記利用者の全身の鏡像中の前記利用者の足元と前記目標画像中の前記利用者の足元とが重なる位置に前記目標画像が表示されるように、静止画像からなる前記目標画像を前記表示装置に表示させる表示処理部とを有することを特徴とする。
【０００９】
この加重訓練システムにおいて、前記制御装置は、前記撮像装置で撮像されている前記利用者の全身の動画像を左右反転させて反転映像とする反転処理部をさらに有し、前記表示処理部は、前記ハーフミラーに映る前記利用者の全身の鏡像と重なる位置に前記反転映像が表示されるように、動画像からなる前記反転映像を前記目標画像とともに前記表示装置に表示させることが望ましい。
【００１０】
本発明の加重訓練システムは、利用者の正面に配置され前記利用者と向き合う表示面に映像を表示する表示装置と、前記利用者の前方に配置され前記利用者の映像を撮像する撮像装置と、前記表示装置に映像を表示させる制御装置と、前記利用者の足元に配置され前記利用者の左脚に掛かる荷重と右脚に掛かる荷重との少なくとも一方を測定する荷重測定装置とを備え、前記制御装置は、前記荷重測定装置の測定結果が所定の目標値になった時点での前記利用者の全身の静止画像を目標画像として前記撮像装置から取得する目標設定部と、前記撮像装置で撮像されている前記利用者の全身の動画像を左右反転させて反転映像とする反転処理部と、動画像からなる前記反転映像を前記表示装置に表示させる表示処理部とを備え、前記表示処理部は、前記表示面に映る前記反転映像中の前記利用者の足元と前記目標画像中の前記利用者の足元とが重なる位置に前記目標画像が表示されるように、静止画像からなる前記目標画像を前記反転映像とともに前記表示装置に表示させることを特徴とする。
【００１１】
この加重訓練システムにおいて、前記表示処理部は、前記目標画像を半透明の画像として前記表示装置に表示させることが望ましい。
【００１２】
この加重訓練システムにおいて、前記表示処理部は、前記目標画像を実物の２分の１のサイズで前記表示装置の前記表示面に表示させることがより望ましい。
【００１３】
この加重訓練システムにおいて、前記制御装置は、前記荷重測定装置の測定結果を前記表示装置に表示させる結果提示部をさらに有することがより望ましい。
【００１４】
この加重訓練システムにおいて、前記制御装置は、前記目標値を記憶する記憶部と、前記記憶部に記憶される前記目標値を入力する入力部とを有し、前記目標設定部は、前記荷重測定装置の測定結果が前記記憶部に記憶されている前記目標値になった時点で自動的に前記目標画像を取得することがより望ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明は、利用者に対して効率的な加重訓練を行わせることができるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実施形態１の加重訓練システムのシステム構成を示す概略図である。
【図２】同上の動作の説明図である。
【図３】同上の動作を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下の実施形態では、人工股関節の置換手術を受けた人や、脳卒中等により片麻痺を患っている人など、左右のバランスをうまくとることができない人が患側の脚へ掛ける荷重を徐々に増やしていくという加重訓練に使用する加重訓練システムについて説明する。ただし、以下の実施形態の記載は加重訓練システムの用途を限定する趣旨ではなく、たとえば健常者がバランス感覚のトレーニングに加重訓練システムを用いてもよい。
【００１８】
（実施形態１）
本実施形態の加重訓練システム１は、図１に示すように、利用者２の正面に配置され利用者２と向き合う表示面３０に映像を映す表示装置３と、利用者２の映像を撮像する撮像装置４と、表示装置３に表示させる映像を制御する制御装置５とを備えている。
【００１９】
また、この加重訓練システム１は、表示装置３の表示面３０の手前（利用者２側）に配置されたハーフミラー６をさらに備えている。ハーフミラー６は、その前面（鏡面）が利用者２と向き合うように、表示装置３と利用者２との間に垂直に立てて配置されており、背後の表示装置３に表示された映像を利用者２側に透過させる。
【００２０】
さらに、加重訓練システム１は、ハーフミラー６の手前の床であって利用者２の足元に配置される荷重測定装置７を備えている。
【００２１】
表示装置３は、ここではプラズマディスプレイからなり、ハーフミラー６の背面側に取り付けられている。図１では、ハーフミラー６を支持する構造や、表示装置３の取付構造の図示を省略しているが、適宜選択される構造で、ハーフミラー６および表示装置３は十分な強度をもって定位置に固定される。なお、表示装置３はプラズマディスプレイに限らず、液晶ディスプレイ等、他のディスプレイ装置であってもよい。また、ディスプレイ装置の代わりに、ハーフミラー６の背面に貼り付けられる拡散シート（図示せず）と、ハーフミラー６の後方（利用者２とは反対側）から拡散シートに映像を投影する投影装置（図示せず）とで構成される表示装置を用いることも考えられる。
【００２２】
本実施形態においては、ハーフミラー６は、前面が縦長の長方形状であって、利用者２の全身を映す姿見として機能する大きさに形成されている。ハーフミラー６の透過率は、ハーフミラー６を鏡として利用し、且つ利用者２がハーフミラー６を通して表示装置３に表示される映像を視認できるように設計される。
【００２３】
ハーフミラー６は、ガラスや合成樹脂の透明な基材の少なくとも一表面に、金属膜などによる鏡面コーティングが施されることにより形成されている。
【００２４】
ここでは、表示装置３は、ハーフミラー６の背面に表示面３０が接するように配置されている。表示装置３の高さ位置は、下端縁がハーフミラー６の下端から所定の間隔を空けて位置し、且つ上端縁がハーフミラー６の上端から所定の間隔を空けて位置するように決められている。ここで、表示装置３はハーフミラー６の中心よりもやや上方寄りに配置されている。また、表示装置３に表示される映像をハーフミラー６の前面に高輝度で表示できるよう、ハーフミラー６と表示面３０との間には、屈折率を調節して反射を防止する透明材料が充填されていてもよい。
【００２５】
上記構成によれば、ハーフミラー６の前面は、鏡として利用者２の鏡像を映し出すとともに、表示装置３の表示面３０に表示された映像を映し出すように機能する。つまり、ハーフミラー６の正面に利用者２が居れば、利用者２の鏡像がハーフミラー６の前面に映るとともに、表示装置３に表示される映像がハーフミラー６を透過してハーフミラー６の前面に映し出されることになる。詳しくは後述するが、表示装置３に表示される映像は制御装置５によって生成される。
【００２６】
撮像装置４は、ハーフミラー６の背面側（表示装置３側）に配置され、ハーフミラー６の正面に居る利用者２をハーフミラー６越しに前方から撮像するべく、ハーフミラー６側にレンズが向けられている。撮像装置４は、表示装置３と重ならないように表示装置３よりも上方であって左右方向の略中央に位置決めされ、利用者２を斜め上前方から見下ろすように上下方向の向き（チルト角）が決められている。
【００２７】
なお、撮像装置４は、上記配置に限らずたとえばカメラスタンド等を利用してハーフミラー６の正面側（利用者２側）における利用者２の目の高さ位置に設置されていてもよい。これにより、後述するように撮像装置４で撮像された利用者２の映像をハーフミラー６に映る利用者２の鏡像と重ねる場合、より正確に映像と鏡像とを重ね合わせることが可能になる。
【００２８】
さらに、撮像装置４は、その視野内に利用者２の全身が含まれ、且つ利用者２が直立した状態で利用者２の身体の左右方向における中心線が撮像した映像の左右方向の中心線に一致するように、左右方向の向き（パン角）が調節されている。
【００２９】
上述したような撮像装置４の位置および向きの調節は、利用者２の位置および姿勢が決定してから初期設定として行われる。これにより、撮像装置４では、利用者２の全身の映像（以下、「全身映像」という）が撮像されることになる。
【００３０】
制御装置５は、表示装置３と撮像装置４との両方に接続されており、撮像装置４で撮像された映像を加工して表示装置４に表示させる機能を持つ。具体的には、制御装置５は、全身映像を撮像装置４から取得する映像取得部５１と、取得した全身映像を左右反転させて反転映像を生成する反転処理部５２とを有している。さらに、制御装置５は、反転映像の左右方向の中心線が表示面３０の左右方向の中心線に一致するように、反転映像を表示装置３に表示させる表示処理部５３を有している。これにより、表示装置３の表示面３０には、利用者２の全身の映像が、鏡に映った鏡像のように左右反転されて表示されることになる。
【００３１】
すなわち、撮像装置４で撮像される映像は、何の加工も施されなければ、鏡像のように左右が反転されることはなく、表示面３０に正対する利用者２から見た左右と、表示面３０に表示される映像における左右とは反対になる。要するに、撮像装置４で撮像された利用者２の全身の映像が、何の加工も施されずに、利用者２と正対する表示装置３の表示面３０に表示されると、表示面３０上では右側に利用者２の左半身が映り、左側に利用者２の右半身が映ることになる。
【００３２】
これに対して、反転映像は全身映像を左右反転させた映像であるから、表示装置３は、表示面３０上では右側に利用者２の右半身が映り、左側に利用者２の左半身が映るように反転映像を表示する。その結果、表示装置３は、表示面３０に映る反転映像を利用者２に視認させることにより、利用者２に対して、反転映像を自らの全身の鏡像と錯覚させることができる。
【００３３】
ここで、制御装置５は、撮像装置４から入力される映像をリアルタイム（１秒間に１５〜３０フレーム程度）で加工（反転）して、表示装置３に映像信号を出力する。表示装置３は、制御装置５からの映像信号を受け、リアルタイムで反転映像を表示する。そのため、表示装置３の表示面３０には、実際の利用者２の動きに合わせて動く動画像が反転映像として表示されることになる。
【００３４】
たとえば、利用者２が図２（ａ）に示すように身体を左に傾けて左脚に加重すると（図２（ａ）は利用者２を背後から見た図である）、図２（ｂ）に示すように表示面３０に表示される反転映像３１においても利用者２の身体は左に傾くことになる。
【００３５】
荷重測定装置７は、利用者２が搭乗する搭乗台７０と、搭乗台７０上での利用者２の左右の各脚にそれぞれ掛かる荷重を測定する荷重センサ（図示せず）とを具備している。荷重センサは、右脚側の搭乗台７０と左脚側の搭乗台７０とのそれぞれに対応して少なくとも１個ずつ設けられている。
【００３６】
この荷重測定装置７は、各荷重センサでそれぞれ荷重を測定することにより、搭乗台７０上に立つ利用者２の左脚に掛かる荷重と右脚に掛かる荷重との比率を求める。つまり、荷重測定装置７は、搭乗台７０の左右方向の中心線を境に左側の領域に掛かる荷重と右側の領域に掛かる荷重とをそれぞれ測定し、その総和（つまり利用者２の体重）を基準として左右の各荷重が占める割合をリアルタイムで算出する。荷重測定装置７は制御装置５に接続されており、測定結果（比率）を制御装置５に対して出力する。
【００３７】
なお、荷重測定装置７は、荷重センサにより利用者２の左脚と右脚との一方のみに掛かる荷重を測定する構成であってもよい。つまり、荷重測定装置７は、利用者２の体重が既知として予め与えられていれば、たとえば左脚に掛かる荷重を測定することにより、この荷重と体重との関係から、利用者２の左脚に掛かる荷重と右脚に掛かる荷重との比率を求めることができる。
【００３８】
ところで、本実施形態の加重訓練システム１は、利用者２の全身の静止画像を目標画像として撮像装置４から取得する目標設定部５４と、荷重測定装置７で測定される比率を表示装置３に表示させる結果提示部５５とを制御装置５に有している。
【００３９】
ここで、制御装置５は、上述の目標画像を設定するための設定モードと、利用者２が加重訓練に使用する訓練モードとの２つの動作モードを切替可能に構成されている。
【００４０】
設定モードにおいては、目標設定部５４は、荷重測定装置７の測定結果が所定の目標値（以下、「第１の目標値」という）になった時点での静止画像を目標画像として取得する。第１の目標値は、制御装置５の入力部となる入力インタフェース（キーボード等）を用いて外部から任意に設定され、制御装置５の記憶部となるメモリ５６に予め記憶されている。
【００４１】
また、結果提示部５５は、設定モードにおいて荷重測定装置７の測定結果を、たとえば図２（ｂ）に示すように左脚に掛かる荷重と右脚に掛かる荷重とを高さで表す棒グラフ３２として表示装置３の表示面３０に表示させる。図２（ｂ）の例では、利用者２の全体重のうち６１％の荷重が左脚に掛かっており、３９％の荷重が右脚に掛かっていることを表している。
【００４２】
なお、設定モードにおいて、表示処理部５３は反転映像３１を表示装置３に表示させており、利用者２は反転映像３１と荷重測定装置７の測定結果とを見ながら、左右の荷重の比率が第１の目標値に一致するように身体を動かすことができる。
【００４３】
ここにおいて、結果提示部５５は、荷重測定装置７の測定結果が第１の目標値に一致すると、目標設定部５４に対してトリガ信号を出力する。さらに、結果提示部５５は、第１の目標値を中心とする所定の許容範囲（たとえば±１％）に入ると、たとえば表示装置３に表示させる棒グラフ３２の表示色を変化させるなどして、利用者２に通知するようにしてもよい。
【００４４】
目標設定部５４は、荷重測定装置７の測定結果（比率）が第１の目標値に一致したときに、撮像装置４から目標画像となる静止画像を取得し、この目標画像を制御装置５のメモリ５６に記憶する。要するに、目標設定部５４は、結果提示部５５からのトリガ信号を受けたタイミングで、撮像装置４から目標画像を取得する。
【００４５】
なお、目標設定部５４は、目標画像を取得するタイミングが結果提示部５５からのトリガ信号により自動的に決定される構成に限らず、利用者２からの操作入力を受けて決定される構成であってもよい。つまり、利用者２は、結果提示部５５により表示面３０に表示される測定結果が第１の目標値に一致したタイミングで、目標画像を取得するための指示を制御装置５の入力インタフェースを用いて目標設定部５４に与えるようにしてもよい。
【００４６】
目標画像がメモリ５６に記憶されると、制御装置５は設定モードを終了し、訓練モードへと移行する。
【００４７】
訓練モードにおいては、表示処理部５３は、図２（ｂ）に示すように目標画像３３と反転映像３１とを一緒に表示装置３に表示させる。さらに、訓練モードでは、結果提示部５５により荷重測定装置７の測定結果（棒グラフ３２）も表示装置３に表示される。本実施形態では、目標画像３３と反転映像３１との区別が付きやすいように、表示処理部５３は、目標画像３３を半透明（たとえば透過率５０％）として表示している。ただし、目標画像３３は半透明でなくてもよい。
【００４８】
目標画像３３は左右反転の処理が施されることなく、左右方向の中心線が表示面３０の左右方向の中心線に一致するように、表示装置３に表示される。したがって、表示面３０に正対する利用者２から見た左右と、表示面３０に表示される目標画像３３における左右とは反対になる。すなわち、目標画像３３のうち利用者２の左半身は表示面３０上では右側に表示され、目標画像３３のうち利用者２の右半身は表示面３０上では左側に表示される。
【００４９】
また、目標設定部５４は、撮像装置４から目標画像３３となる静止画像を直接取得する構成に限らず、反転映像３１から静止画像を切り出すことにより目標画像３３を生成する構成であってもよい。この場合、反転映像３１は撮像装置４で撮像された全身映像を左右反転させた映像であるから、目標設定部５４は、反転映像をさらに左右反転させることにより、結果的に左右反転の処理が施されていない目標画像３３を生成する。
【００５０】
表示処理部５３は、ハーフミラー６に映る利用者２の全身の鏡像と目標画像３３との足元が重なるように、目標画像３３の表示サイズを調整するサイズ調整部（図示せず）と、目標画像３３の表示位置を調整する位置調整部（図示せず）とを有している。さらに、表示処理部５３は、ハーフミラー６に映る利用者２の鏡像に反転映像３１が重なるように、サイズ調整部および位置調整部により反転映像３１の表示サイズおよび表示位置が調整されている。
【００５１】
ここに、利用者２の視点から見たハーフミラー６に映る自身の鏡像は実物の２分の１のサイズになるので、サイズ調整部は、反転映像３１および目標画像３３を実物の２分の１のサイズで表示装置３の表示面３０に表示させるように表示サイズを調節する。なお、反転映像３１および目標画像３３のサイズの調節は、撮像装置４のズーム機能を用いて行われてもよい。
【００５２】
位置調整部は、表示面３０における目標画像３３の表示位置を自由に調節可能な位置合わせ機能を有しており、利用者２の視点から見て自身の鏡像と足元が重なる位置に目標画像３３が表示されるように、目標画像３３の表示位置を調節する。位置調整部は、反転映像３１についても、利用者２の視点から見て自身の鏡像に重なる位置に反転映像３１が表示されるように、表示面３０における反転映像３１の表示位置を調節する。
【００５３】
具体的には、ハーフミラー６と撮像装置４と利用者２との位置関係に応じて表示面３０における目標画像３３、反転映像３１の位置が調節される。ハーフミラー６と利用者２との位置関係は、ハーフミラー６の正面中央部に利用者２が立つように予め定められていればよい。あるいは、荷重測定装置７の測定結果からハーフミラー６と利用者２との位置関係が求められるようにしてもよい。なお、ハーフミラー６と撮像装置４と位置関係については、予め定めておくことがよい。
【００５４】
次に、簡易に目標画像３３、反転映像３１の表示位置を調整する方法について説明する。制御装置５は、利用者２の身長として予め一律（たとえば１７０ｃｍ）の値が登録されている身長登録部（図示せず）を備える。なお、身長登録部に登録される身長は、利用者２によって直接入力されるようにしてもよい。
【００５５】
ハーフミラー６と撮像装置４と利用者２との位置関係が特定されていれば、表示処理部５３は、利用者２の身長に基づいた位置に反転映像３１を表示させることで、利用者２の視点から見て自身の鏡像と重なる位置に反転映像３１を表示させることが可能となる。目標画像３３についても同様に、表示処理部５３は、利用者２の身長に基づいた位置に目標画像３３を表示させることで、利用者２の視点から見て自身の鏡像と足元が重なる位置に目標画像３３を表示させることが可能となる。
【００５６】
さらに別の方法について説明する。身長登録部に利用者２の身長が登録されていなくても、撮像装置４の映像中のどの位置に利用者２の特定部位（たとえば頭部）が撮像されているのかが、パターンマッチング等の画像処理により判断される構成であればよい。ハーフミラー６と撮像装置４と利用者２との位置関係（撮像装置４の高さ、取り付け角度等を含む）が特定されれば、ハーフミラー６に映る鏡像の特定部位（たとえば頭部）の位置が判断できる。したがって、表示処理部５３は、利用者２の視点から見て自身の鏡像と重なる位置に目標画像３３、反転映像３１を表示させることが可能となる。
【００５７】
あるいは、たとえば距離画像カメラが付加され、距離画像カメラおよび撮像装置４の位置および向きと、距離画像カメラで検出される利用者２の立ち位置および頭頂部の位置とから、ハーフミラー６に映る鏡像の特定部位（たとえば頭部）の位置が判断されてもよい。なお、サイズ調整部や位置調整部は、撮像装置４で撮像される映像を画像処理することによって、利用者２の特定部位（たとえば頭部）の位置を求める構成であってもよい。これら目標画像３３、反転映像３１の表示サイズおよび表示位置の調節は、初期設定時に行われてもよいし、自動化されていてもよい。
【００５８】
結果的に、ハーフミラー６の前面には、利用者２の鏡像が映るとともに、この鏡像に重なるように、利用者２の全身に相当する反転映像３１と目標画像３３とがハーフミラー６を透過して映し出されることになる。
【００５９】
ここで、訓練モードに移行した時点、つまり目標画像３３が取得された直後においては、目標画像３３と反転映像３１とは、表示面３０の左右方向の中心線に対して線対称の関係となる。ただし、反転映像３１はリアルタイムに撮像され左右反転された動画であるから、利用者２の動きに合わせて動くのに対し、目標画像３３は静止画像であるから、利用者２が動いても動くことはない。
【００６０】
また、訓練モードにおいては、第１の目標値の左右が反転された比率が新たな目標値（以下、「第２の目標値」という）として自動的に設定される。つまり、第２の目標値は第１の目標値から右脚と左脚とを入れ替えた比率である。訓練モードでは、利用者２は、荷重測定装置７の測定結果が第２の目標値に一致するように身体を動かす訓練を行うことになる。
【００６１】
次に、本実施形態の加重訓練システム１の動作について、図３のフローチャートを参照して説明する。ここでは、右脚の付け根部分を手術した利用者２に加重訓練システム１が使用される場合を例として説明する。
【００６２】
加重訓練システム１は、電源投入後、まず、初期設定と目標値など訓練の内容を決定するための処理とを行う（Ｓ１）。このとき、利用者２は、表示装置３に表示される設定画面上で、右脚と左脚とのどちらが患側（術側）であるか、並びに患側と健側（患側でない側）との荷重比率を指定することにより、目標値を決定する。ここでは、右脚が患側であって、健側と患側との荷重比率が２：１（＝左脚に掛かる荷重：右脚に掛かる荷重）となるように第１の目標値が設定された場合を想定する。
【００６３】
訓練内容が決定され設定モードが開始すると（Ｓ２）、ハーフミラー６の正面中央部に配置された荷重測定装置７の搭乗台７０上に利用者２が立った状態で、撮像装置４は利用者２の映像を撮像する。制御装置５は、撮像装置４から全身映像を入力し、この全身映像を反転処理部５２にて左右反転させることにより反転映像３１を生成して、図２（ｂ）に示すように、反転映像３１を表示装置３に表示させる（Ｓ３）。さらに、表示装置３には荷重測定装置７の測定結果（棒グラフ３２）も表示される（Ｓ４）。
【００６４】
利用者２が身体を左に傾けていくと、体重の２／３の荷重が健側の脚（左脚）に掛かった時点で、荷重測定装置７の測定結果が第１の目標値（左脚荷重：右脚加重＝２：１）に一致する（Ｓ５：Ｙｅｓ）。このとき、目標設定部５４は撮像装置４から目標画像３３を取得する（Ｓ６）。目標画像３３がメモリ５６に記憶されると制御装置５は訓練モードに移行する（Ｓ７）。
【００６５】
訓練モードでは、表示処理部５３は目標画像３３を半透明にして表示装置３に表示させる（Ｓ８）。さらに、表示装置３には反転映像３１と荷重測定装置７の測定結果とが表示される（Ｓ９，Ｓ１０）。反転映像３１と測定結果とは、利用者２の動きに応じて随時変化する。
【００６６】
この状態で、利用者２は、反転映像３１あるいはハーフミラー６に映る鏡像を目標画像３３に合わせ込むように身体を右に傾けていくことにより、荷重測定装置７の測定結果を第２の目標値に一致させることができる。つまり、目標画像は第２の目標値を達成するための指標となる姿勢（身体の傾き）を表しており、患側の脚へ掛ける荷重を徐々に増やしていくという訓練（加重訓練）時に利用者２がとるべき姿勢の目安になる。
【００６７】
しかも、利用者２は、右脚に掛かる荷重と左脚に掛かる荷重との比率を、表示装置３に表示されている測定結果（棒グラフ３２）にて確認することができるので、視覚的なフィードバックを受けながら加重訓練を行うことができる。
【００６８】
制御装置５は、訓練終了の指示があれば（Ｓ１１：Ｙｅｓ）、訓練モードを終了する。訓練終了の指示は、利用者２が制御装置５の入力インタフェースを用いて行なってもよいし、荷重測定装置７の測定結果が第２の目標値（右脚荷重：左脚加重＝２：１）に一致した時点で自動的に発生するようにしてもよい。
【００６９】
以上説明した構成の加重訓練システム１によれば、利用者２は、反転映像３１あるいは鏡像を目標画像３３に合わせこむように身体を傾けることにより、患側の脚に掛ける荷重を徐々に増やしていく加重訓練を容易に行うことができる。すなわち、人工股関節の置換手術を受けた人や、脳卒中等により片麻痺を患っている人で、左右のバランスをうまくとることができない利用者２であっても、目標画像３３を目安にすることで容易に加重訓練を行うことができる。
【００７０】
要するに、利用者２は、患側の脚の比率が高くなるように体重を掛けることは困難であるが、健側の脚の比率が高くなるように体重を掛けることは容易である。本実施形態の加重訓練システム１はこの点に着目しており、利用者２が健側の脚の比率が高くなるように体重を掛けた状態で目標画像３３となる静止画像を撮像し、この目標画像３３を加重訓練時に目安として利用者２に見せている。したがって、左右のバランスをうまくとることができない利用者２であっても、患側の脚に掛かる荷重を増やすのに必要な身体の動きを会得し易くなり、効率的に加重訓練に取り込むことができるという利点がある。
【００７１】
さらに、本実施形態では、表示装置３の手前にハーフミラー６が設置されていることにより、以下のような利点がある。すなわち、反転映像３１は、映像の遅れや画像解像度、被写体の照明状態、撮像装置４の位置の違いによる利用者２の視点とのずれ、レンズの焦点距離等により、利用者２の動き等をリアルタイムで完全に反映することは困難である。そのため、ハーフミラー６を設けずに、表示装置３に表示される反転映像３１のみを利用者２に見せるようにした場合、利用者２は多少の違和感を感じることがある。これに対して、ハーフミラー６の前面に映る鏡像は、光学的に利用者２の姿を忠実に反映しているので、利用者２の動き等をリアルタイムで略完全に表すことができる。
【００７２】
ここに、利用者２は、眼の焦点距離（反転映像の焦点距離：鏡像の焦点距離＝１：２）を切り替えることにより、ハーフミラー６に映った鏡像と、表示装置３に表示される反転映像３１とのどちらかに注目することができる。そこで、利用者２は、反転映像３１に注目しながら、鏡像についても視界に入るような状態で加重訓練システム１を使用すれば、反転映像３１内の身体の動きを実際の身体の動きと錯覚しやすくなり、加重訓練の効率がさらに向上すると考えられる。
【００７３】
なお、利用者２から見て、ハーフミラー６に映る鏡像と表示装置３に表示される反転映像３１との見え方に大差が生じないように、加重訓練システム１を使用時には、表示装置３の輝度や室内の明るさが適宜調節されていることが望ましい。
【００７４】
また、本実施形態では、ハーフミラー６に映る利用者２の鏡像に反転映像３１が重なるように、反転映像３１が実物の２分の１のサイズに調節されているので、反転映像３１と鏡像とは、ハーフミラー６の前面に違和感なく重ねて映ることになる。したがって、利用者２は、ハーフミラー６に映る鏡像と、反転映像３１との区別がつきにくくなり、反転映像３１内の身体の動きを実際の身体の動きとより錯覚しやすくなる。
【００７５】
目標画像３３についても同様に実物の２分の１のサイズに調節されているので、利用者２が反転映像３１あるいは鏡像を目標画像３３に合わせこむと、反転映像３１あるいは鏡像と目標画像３３とがハーフミラー６の前面に違和感なく重ねて映ることになる。したがって、利用者２は、反転映像３１あるいは鏡像を目標画像３３に合わせこみ易くなり、加重訓練の効率が向上する。
【００７６】
なお、表示処理部５３は、ハーフミラー６に映る鏡像中の利用者２の足元と目標画像３３中の利用者２の足元とを重ねるに当たって、左右両方の脚の足元をそれぞれ重ね合わせる必要はなく、片方の脚の足元が重なるようにすればよい。すなわち、表示処理部５３は、鏡像中の少なくとも患側の脚（右脚の付け根部分を手術した利用者２の場合は右脚）の足元が、目標画像３中の健側の脚（右脚の付け根部分を手術した利用者２の場合は左脚）の足元と重なるように目標画像３を表示すればよい。この場合でも、上記と同様の加重訓練の効果が期待できる。
【００７７】
また、上記実施形態では、表示処理部５３は、ハーフミラー６に映る利用者２の鏡像に反転映像３１が重なるように反転映像３１のサイズおよび位置を調整しているが、目標画像３３を基準として反転映像３１のサイズおよび位置を調整してもよい。要するに、目標画像３３はハーフミラー６に映る利用者２の鏡像と足元が重なるように表示されているので、目標画像３３と足元が重なるように反転映像３１のサイズおよび位置が調整されれば、結果的に、反転映像３１は利用者２の鏡像と重なることになる。
【００７８】
ところで、上記加重訓練システム１の変形例として、制御装置５は、反転処理部５２が省略され、表示装置３に目標画像３３のみを表示させる構成であってもよい。この場合、利用者２は、ハーフミラー６の前面には映る鏡像を表示装置３に表示される目標画像３３に合わせこむように身体を傾けることにより、加重訓練を行う。
【００７９】
また、制御装置５は、結果提示部５５による荷重測定装置７の測定結果の表示を常時行う構成に限らず、設定モードと訓練モードとの少なくとも一方では荷重測定装置７の測定結果の表示を行わない構成であってもよい。ここで、設定モードにおいては、測定結果の表示がなくても、測定結果が第１の目標値に一致した時点で自動的に目標画像３３が取得される構成とすればよい。訓練モードにおいては、測定結果の表示がなくても、測定結果が第２の目標値に一致した時点で自動的に訓練を終了する構成とすればよい。
【００８０】
（実施形態２）
本実施形態の加重訓練システム１は、ハーフミラーを備えていない点が実施形態１の加重訓練システム１と相違する。
【００８１】
すなわち、この加重訓練システム１は、光学的に形成される鏡像を提示することはなく、表示装置３に表示された反転映像３１のみを利用者２に視認させ、利用者２に対して、反転映像３１を全身の鏡像と錯覚させる。
【００８２】
以上説明した本実施形態の加重訓練システム１によれば、ハーフミラーを省略した分だけ、実施形態１のシステムに比べて構成を簡略化できるという利点がある。しかも、本実施形態の構成では、比較的大型の画面を備えるディスプレイが予め備わっていれば、専用のディスプレイを新設しなくても、既存のディスプレイを表示装置３として用いることが可能であるため、システムの導入コストを低減できる。
【００８３】
また、本実施形態のようにハーフミラーを省略した構成においても、表示装置３の表示面３０に表示される反転映像３１や目標画像３３を実物の２分の１のサイズとすることは有用である。すなわち、表示面３０を鏡面とした場合に鏡面に映る鏡像と同サイズで反転映像３１や目標画像３３が表示されることにより、利用者２は表示面３０に表示された反転映像３１や目標画像３３を表示面３０に映り込んだ鏡像のように錯覚しやすくなる。言い換えれば、表示装置３に表示された反転映像３１や目標画像３３が加工された映像であることに利用者２が気付きにくくなり、加重訓練の効果が一層高くなると考えられる。
【００８４】
その他の構成および機能は実施形態１と同様である。
【符号の説明】
【００８５】
１  加重訓練システム
２  利用者
３  表示装置
４  撮像装置
５  制御装置
６  ハーフミラー
７  荷重測定装置
３０  表示面
３１  反転映像
３３  目標画像
５１  映像取得部
５２  反転処理部
５３  表示処理部
５４  目標設定部
５５  結果提示部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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